构建属于自己的云游戏服务器

原文链接： https://www.luozhiyun.com/archives/846

最近沉迷于暗黑 4 第四赛季，所以就在倒腾，怎样才能随时随地玩到暗黑 4 ，掌机 steam deck 我试过了，太重并且性能很差，已经被我卖了，于是折腾起了云游戏。

先来看看我的折腾成果： https://www.bilibili.com/video/BV1Z93TeuEQ4/

其实效果我没想到有这么好，在远程串流的情况，可以 1080p 60hz 几乎无卡顿的玩暗黑 4 ，延迟只有 20ms 左右，配上我的手柄简直就是一个强大的掌机。

各种平台云游戏怎样了？

有了上面的需求之后，我就去试了以下几个平台：GeForce Now 、Xbox Game Cloud 、Start 云游戏、网易云游戏。

但是遗憾的是，几乎每个平台都有自己的问题。首先上面列举到的所有平台，IOS 都只有网页版，因为苹果不让上架。

Start 云游戏：我检查了一下，只有少数的几个单机游戏，大多是网游手游，并没有暗黑 4 ；

网易云游戏：无论是快速启动还是普通启动，都非常的慢，估计要 3 分钟左右才能启动。并且我充值了一下玩了一下，网络倒是很流畅，延迟只有 15ms 左右，但是非常的卡，并且经常进入游戏界面死机，估计是机器性能不行，说实话我有点心疼我充值的 10 块钱了。

所谓的高配，其实性能很低：

Xbox Game Cloud：微软自家的平台，好处是有了 XGPU 之后可以畅玩所有云游戏，最大的问题是服务器不在国内，所以连接延迟其实很高，并且常有波动，如果要玩 Xbox Game Cloud 那么还需要充值 XGPU 才行；

Xbox Game Cloud 强大的游戏阵容：

GeForce Now：这个云游戏平台可以说只能用无敌两个字来形容，每次登录都可以免费半个小时，即使服务器在海外，但是开了加速器也可以很稳定，画面有 720P ，在手机上玩还可以，主机性能也很好，经常分配到 2080 以上的机器。但是唯一不爽得是，免费用户每次都要排队挺长时间的，并且如果要付费，其实挺贵的，基本要 100 元每个月了。

GeForce Now 价格表：

开源解决方案

所以尝试了这么的云游戏发现都不好用之后，为什么不可以自己弄个呢？其实所谓的云游戏，无非是用客户端连接到主机端而已。那么我们实际上也可以把自己家里运行的 PC 或者主机，变成了由云游戏服务商提供的云上服务，这种行为就叫做串流游戏。

所以我们要做的是怎样把我们的私有网络的 PC 或者主机做成云服务提供给外网访问，让我们可以随时随地，只要有网就可以使用。

那么我的要求主要有这么几点：

1. 要有跨平台的客户端，保证 mac 、iphone 、android 、win 都能用；
2. 延迟要足够低，支持的可配置项要足够多；

正好自己有台闲置的 4090 的机器，那我就可以用它来作为主机端，我的安卓机作为客户端进行串流云游戏。

服务端 & 客户端

目前服务端主要有以下几个实现方案：

1. N 卡 GeForce Experience
2. Sunshine

客户端主要有：Moonlight

N 卡 GeForce Experience

如果你使用 N 卡，并且是 GTX960 以上可以通过 GeForce Experience 进行串流。只需要打开 GeForce Experience 在设置里找到 SHELD 这个串流配置，并添加游戏或者应用程序即可。

但是我现在不是很推荐这个方案，因为 NV 说过他们要把这个功能去掉，只是现在没有去掉而已。

Sunshine

它是一个开源推流方案 https://github.com/LizardByte/Sunshine ， 属于通用串流方案，支持 Nvidia 、AMD 、Intel 。尤其适合核显串流（如果你用的是 P106 这类显卡没有视频编码器，只能使用 Sunshine 串流方案）。

下载 Sunshine 后首先需要运行服务端安装脚本 install-service.bat ，然后再运行 sunshie 。sunshine 没有 UI 界面，设置需要通过网页端。运行 sunshine 后访问 https://127.0.0.1:47990 进行设置。设置里最重要的是进行 PIN 码配对，设备之间 PIN 匹配之后就可以进行串流了。

Moonlight

Moonlight 以方便的将 Windows 电脑画面传输到各主流操作系统的客户端软件上，甚至可以直接传输至谷歌浏览器。画面方面，移动端最高支持 4K120 帧，且支持 HDR （需要显卡支持），而桌面端甚至可以直接自定义分辨率和帧数；交互方面支持键鼠/手柄/触摸屏/触控板/触控笔，就像用自己的电脑一样使用远程电脑。该方案无广告，完全免费。

手机端可以在各大商店下载，也可以去 Moonlight 官网地址： https://moonlight-stream.org 下载。如果使用 iphone 作为客户端，直接在 App store 下载 Moonlight 即可。

保持主机和客户端在同一局域网内，打开客户端软件，应该能够看到主机的计算机名。点击会弹出 4 位 PIN 码，需要在 Sunshine 配置网页 https://localhost:47990/pin 中输入 PIN 码。建立连接后，点击桌面（ DESKTOP ）将启动桌面串流。

网络配置好之后，在局域网内串流延迟通常相当的底，我经常躺床上用 pad 串流我书房的 pc 玩游戏，延迟只有几毫秒。

远程串流

由于 Geforce Experience 和 Sunshine 默认只在本地网络监听端口，客户端和主机位于同一局域网内才能连接成功，如果要真正实现远程连接，最简单稳定的方法是公网直连。

独一无二的 IP 地址使得主机能够在互联网中被识别，但是由于 IPv4 地址匮乏，大多数家庭网络并不具备公网 IPv4 地址。

所以我这里采用内网穿透的方式来构建我们的云服务：

内网穿透的核心思想就是“映射”和“转发”，把私有网络的设备的端口映射到公网设备的端口上，来进行流量转发。思想其实很简单，由于内网设备没有 ip ，那么我们通过一台有公网 ip 的机器来代替把流量做一层转发。比如上图，

我们在外网设置的用手机访问云服务器的 7000 端口，实际上云服务器会接收到之后通过 47900 进行转发到我们私有网络的 pc 机器，然后 pc 机器处理完之后再通过 46900 端口转发给云服务器，上面所提到的端口都是可以自定义的。

那么对于做内网穿透一般现在流行两种做法：

1. 直接 p2p 点对点的进行传输，流行的方案有 zerotier ；
2. 基于服务器的流量转发，流行的方案有 frp ；

为什么会有内网穿透？

其实在互联网的世界中，如果每个用户都有真实的 IP 情况下，那么我们可以通过源 IP+源端口+目标 IP+目标端口+协议类型很容易的找到对方，是根本不需要 P2P 的，因为本来任何对象都可以作为 Server 或者 Client 来提供服务，彼此之间是可以互联。

但是 IP 和端口，是有限的，最初设计者也是没想到发展如此迅速，整个 IPv4 的地址范围，完全不够互联网设备来分配，那为了解决地址不够用的问题，就引入了 NAT 。

NAT （ Net Address Translate ，网络地址转换）是一种 IP 复用的一种技术，将有限的 IP 扩展成无限，由于 IPv4 地址资源有限，而 NAT 将网络划分成了公有网络和私有网络，允许多个设备使用一个公共 IP 地址访问互联网。路由器会将内部网络中的私有 IP 地址转换为公共 IP 地址，从而节省了 IPv4 地址资源。

所以我们在用 WIFI 的时候可以看到我们手机或 PC 上的 IP 地址通常是：192.168.x.xxx ，这其实就是由路由器分配的地址，并不是真的地址。

另外，在 IPv4 地址资源越来越紧张的今天，很多电信运营商，已经不再为用户分配公网 IP ；而是直接在运营商自己的路由器上运营 NAT ，所以会出现甚至一整个小区共用一个 IP 出口的情况。

通过 NAT 技术的公私网络隔离，可以实现 IP 复用，解决了 IPv4 不够用的问题，但是也同时带来了新问题，那就是直接导致通信困难，由于 NAT 导致 IP 成为虚拟 IP ，外网无法针对内网某台主机进行直连通信，因为没有真实地址可用。

所以为了将 NAT 设备内外通信打通，就有了内网穿透技术。

zerotier

zerotier 是一个开源的内网穿透软件 https://github.com/zerotier/ZeroTierOne ，有社区版本和商业版本，唯一的区别是社区版本有 25 台连接数量的限制，但对普通用户足够了，用它可以虚拟出一组网络，让节点之间的连接就像是在局域网内连接一样。

zerotier 底层是通过一个加密的 p2p 网络来实现连接。由于节点之间通常存在 NAT 隔离，无法直接通信，所以 zerotier 存在一个根服务器来帮助通路建设，所谓通路建设俗称打洞（ hole punching ），也就是穿透 NAT 隔离实现两个节点的连接。打洞也是区分 UDP 和 TCP 的，由于 zerotier 用的是 UDP ，所以这里以 UDP 讲解打洞原理。

假设 clientA 想要直接与 clientB 建立 UDP 会话，用 S 表示根服务器：

A 最初不知道如何到达 B ，因此 A 请求 S 帮助与 B 建立 UDP 会话，S 会记录下他们各自的内外网 IP 端口：

打洞中：

S 用包含 B 的内外网 IP 端口的消息回复 A 。同时，S 使用其与 B 的 UDP 会话发送 B 包含 A 的内外网 IP 端口的连接请求消息。一旦收到这些消息，A 和 B 就知道彼此的内外网 IP 端口；

当 A 从 S 接收到 B 内外网 IP 端口信息后，A 始向这两个端点发送 UDP 数据包，并且 A 会自动锁定第一个给出响应的 B 的 IP 和端口；

B 开始向 A 的内外网地址二元组发送 UDP 数据包，并且 B 会自动锁定第一个给出相应的 A 的 IP 和端口；

打洞后：

A 和 B 直接利用内网地址通信

zerotier 的根服务实际上是部署在海外的，如果我们直接使用，很可能连不上，并且延迟基本在 200ms 以上，我们可以通过 zerotier-cli listpeers 查看根服务器：

# ./zerotier-cli listpeers 200 listpeers <ztaddr> <path> <latency> <version> <role> 200 listpeers 62f865ae71 50.7.252.138/9993;24574;69283 341 - PLANET 200 listpeers 778cde7190 103.195.103.66/9993;24574;69408 213 - PLANET 200 listpeers cafe9efeb9 104.194.8.134/9993;4552;69462 159 - PLANET 

上面的 PLANET 节点就是是 ZeroTier 网络中的根服务器。它们负责在对等点之间中继初始流量，帮助对等点建立对等连接，并充当身份和相关公钥的缓存。

我们随便 ping 一下它的延迟：

# ping 50.7.252.138 PING 50.7.252.138 (50.7.252.138) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 50.7.252.138: icmp_seq=1 ttl=46 time=347 ms 64 bytes from 50.7.252.138: icmp_seq=2 ttl=46 time=347 ms 64 bytes from 50.7.252.138: icmp_seq=3 ttl=46 time=354 ms 

这样的游戏明显是玩不了云游戏的，zerotier 也考虑到这种延迟的情况，所以可以让有需要的用户自建 MOON 服务器。

ZeroTier 中的 MOON 节点是用户定义的根服务器，可以添加到 ZeroTier网络中。它的行为类似于 ZeroTier 的默认根服务器（称为 PLANET 节点），但由用户控制，我们可以把 MOON 服务器部署在离自己更近的地方，比如我就部署在广州，可这样以通过提供更近或更快的根服务器来提高网络性能。

怎样部署我这里就不贴教程了，可以自己去 search 一下，很简单。 但是现实场景中的网络要复杂的多，远远不是部署一个 MOON 节点就可以解决延迟的问题。通常我们的网络会涉及到防火墙限制、运营商级 NAT 、路由器兼容问题，还有就是 ZeroTier 走的是 UDP, 在国内的网络环境下一些运营商会对 UDP 流量实施 QoS(服务质量)策略,，丢包可能会比较严重。

所以总之 ZeroTier 这条路并不是这么好走，看起来 p2p 直连貌似可以很美好，理论上可以不受根服务器的影响，两端直连跑满所有带宽，但实际上当不能打洞成功的时候那么就会退化成根服务器转发，那么实际的速率就取决于你自建的 MOON 节点的转发带宽了。

并且还有一个问题是，ZeroTier 是需要客户端的，到目前为止移动端的 app 是不支持添加自建 MOON 节点信息的，也就是说只能在电脑上进行串流，这实用性还是下降了不少。

所以总结一下优缺点：

优点：

1. 组网非常方便，可以像局域网一样连接 ZeroTier 组网内的节点；
2. 连接以及数据传输都是加密，所以比较安全；

缺点：

1. 根服务器在海外，需要自建 MOON ，否则延迟很高；
2. 依赖服务端，并且移动端 app 功能不完善；
3. 受制于网络环境，p2p 打洞成功率低；

frp

frp 也是一个开源软件 https://github.com/fatedier/frp ，实际上它没有这么多花哨的功能，就是帮我们做了一个流量的转发。它的客户端连接不需要 app ，所以用来串流的话直接用 moonlight 直接连接 frp 远程转发服务器即可，可以说很方便了。

它的架构如下：

在安装 frp 远程转发服务的时候，我这里给一下配置，因为现在网上找的教程都是老的 ini 配置，现在新版本用的是 toml 配置。

服务端的配置：

#frps 服务监听的本机端口 bindPort = 9200 bindAddr = "0.0.0.0" # frpc 客户端连接鉴权 token ，默认为 token 模式 auth.token="xxxx" #日志打印配置 log.to = "./log" log.level = "debug" log.maxDays = 7 allowPorts = [ // 远程连接需要用的端口 { start = 47000, end = 48010 } ] 

sunshine 主要连接的端口是这几个：

TCP 47984, 47989, 48010 UDP 47998, 47999, 48000, 48002, 48010 

所以我们需要给这几个端口都加上防火墙，服务器和 pc 都要开放相应的端口，在测试的时候可以先全打开，测试完了再挨个加上，免得莫名其妙的问题。

pc 端的配置：

#token 需要与服务端的 token 一致 auth.token = "xxxxx" # 服务端的公网 ip serverAddr = "1xx.xxx.xx.xx" # 服务端的监听端口 serverPort = xxx [[proxies]] name = "47984" type = "tcp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 47984 remotePort = 47984 [[proxies]] name = "47989" type = "tcp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 47989 remotePort = 47989 [[proxies]] name = "47990" type = "tcp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 47990 remotePort = 47990 [[proxies]] name = "48010" type = "tcp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 48010 remotePort = 48010 [[proxies]] name = "47998" type = "udp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 47998 remotePort = 47998 [[proxies]] name = "47999" type = "udp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 47999 remotePort = 47999 [[proxies]] name = "48000" type = "udp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 48000 remotePort = 48000 [[proxies]] name = "48002" type = "udp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 48002 remotePort = 48002 [[proxies]] name = "48010" type = "udp" localIP = "127.0.0.1" localPort = 48010 remotePort = 48010 

pc 端 frp 自动启动

windows 系统开机自启比较麻烦，不像 linux 简单，所以为了保证 windows 后台运行 frpc ，创建脚本 frpc.vbs ，将以下内容粘贴进去：

set ws=WScript.CreateObject(“WScript.Shell”) ws.Run “[frpc 执行文件] -c [frpc 配置]”,0 

注意可能需要修改路径（默认路径是放 C 盘目录下）

将 frpc.vbs 放入 C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\StartUp 目录内，即可实现开机自启动。

远程唤醒(Wake On LAN)pc

家里的电脑如果经常开机的话很费电，所以按需开机是最佳办法，那么就需要远程登陆开机。远程唤醒需要主板的支持，现在的主板基本都支持。

首先我们要进入到主板的 BIOS 设置选项里面把 WOL 功能打开，具体方法视厂商而定，可以参考的关键词包括：

• Automatic Power On
• Wake on LAN/WLAN
• Power Management
• Power On by Onboard LAN
• Power On by PCI-E Devices

然后在我们被唤醒的电脑里面找到网卡设置：

然后我们可以在内网尝试一下，是否可以唤醒成功，在应用市场随便找个 WOL 软件，填上内网被唤醒机器的 IP 地址和 MAC 地址即可：

外网唤醒，我们需要一个中间设备来中转我们的流量，因为我们需要被唤醒的机器已经被休眠了，是无法接收到请求的，所以我这里内网用我的软路由进行转发：

首先我们要做的就是 DHCP固定住自己内网 PC 的内网 IP ，要不然无法转发唤醒，通常可以在路由器里面设置：

然后我是通过 OpenWrt 来和我远端服务器建立好 frp 通信，监听转发端口，到时候外面的请求会先到 OpenWrt ，然后由它再转发给我的内网 PC：

最后如果觉得麻烦，其实可以用远程物理按键解决，一劳永逸：

隐私屏 / 作为副屏

在用 sunlight 串流的时候由于显示的是桌面的，，因为串流软件会捕捉屏幕上的内容并编码成视频流。如果关闭屏幕，编码器将无法获取到需要的画面信息，导致串流中断。

那么如果我们想要关闭屏幕串流，那么可以用这个工具 https://github.com/VergilGao/vddswitcher ，通过 vdd 创建一个虚拟屏幕可以实现即使主屏关闭也能串流。

最后

游戏串流最后不仅满足了我在外网想要随时随地玩游戏的想法，并且还拯救了我的腰椎，在家里玩游戏现在基本是用平板串流到我的电脑上面，然后买个支架夹着我的平板，然后躺着玩，但愿各位游戏佬都能找到属于自己的游戏环境。

Reference

https://github.com/VergilGao/vddswitcher

https://github.com/LizardByte/Sunshine

https://github.com/moonlight-stream/moonlight-qt

https://keenjin.github.io/2021/04/p2p/

https://sspai.com/post/68037

https://bford.info/pub/net/p2pnat/